【摘 要】
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电流传感器广泛应用于电源监测、飞行器状态监测等行业或领域,在电流检测领域中有着重要地位和意义。随着科学技术的进一步发展,电流传感器将成为电动伺服系统状态监测的重要组成部分。本文针对电动伺服系统对电流传感器高精度、国产化的要求,提出了一种高精度闭环Ga As霍尔电流传感器的设计方案,主要分为霍尔元件设计、传感器磁路设计、传感器电路设计和传感器测试分析等四部分内容。利用COMSOL软件建立闭环电流传感
【基金项目】
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中国电子科技集团公司第四十九研究所的项目“电流传感器”；
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电流传感器广泛应用于电源监测、飞行器状态监测等行业或领域,在电流检测领域中有着重要地位和意义。随着科学技术的进一步发展,电流传感器将成为电动伺服系统状态监测的重要组成部分。本文针对电动伺服系统对电流传感器高精度、国产化的要求,提出了一种高精度闭环Ga As霍尔电流传感器的设计方案,主要分为霍尔元件设计、传感器磁路设计、传感器电路设计和传感器测试分析等四部分内容。利用COMSOL软件建立闭环电流传感器的电磁转换模型,探索影响传感器精度、线性度、带宽等指标的因素,分析磁路各个组成部分的影响关系。根据霍尔效应和磁平衡原理,开展霍尔元件的功能材料设计、版图设计、工艺设计及结构仿真,完成霍尔元件的设计制备工作。对闭环电流传感器电路部分进行分析和设计,并通过PCB板对称布线,减小电路走线产生磁场对霍尔元件的影响。建立了电流传感器测试平台,对制作的电流传感器样本进行检测与大数据分析,验证传感器是否满足设计指标。本文设计的霍尔电流传感器主要技术指标有:测量范围:-200A～200A;对应可测量范围满量程输出:-200m A～+200m A;精度:≤0.5%;线性度:≤0.1%;零点输出:绝对值≤0.2m A;频带宽度:150k Hz;工作温度:-55℃～125℃。测试结果表明本文设计的闭环Ga As霍尔电流传感器的量程、零点输出、满量程输出、线性度、精度、频带宽度和工作温度等技术指标均满足设计要求。
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